Paslanmaz Çelik Nedir?
Paslanmaz çeliğin mucidi kimdi?
‘Harry Brearley!!
Harry Brearley
İnsan kolonilerinin şafağı, yeni teknolojileri ortaya çıkarmak için birbirlerine saldırdıklarından, isimlerini bir keşifle damgalayan ilk kişi olmak ve her ne kadar milyonlarca yıldır evrim geçirmemize rağmen (çoğumuz, her neyse) İlk olarak doğamızın özünde kalır.
Bu tutku ve gurur duygusu, daha vicdan az insanlardan bazılarının keşiflerini kendi gibi iddia etmelerine yol açabilir. Elbette pek çok buluş aslında birbirleriyle eşzamanlı olarak yapılır veya aynı anda gerçekleşir, ancak bu inanılmaz bulguların öncüsü olduğunuzu kategorik olarak ispatlayamazsanız, ilgili taraf her zaman gerçeği tartışır.
Ve böylece paslanmaz çeliğe geliyoruz.
Unutulmaması gereken ilk nokta, “mucit” in çok belirsiz bir terim olmasıdır. Bu düşünmek, belgelemek, patent vermek veya üretmek için ilk kişi mi? İkinci nokta, paslanmaz çeliğin 1911 yılına kadar gerçekten tanımlanmamasıydı, bu nedenle,% 10,5’lik krom gereksinimini karşılayamayan krom-demir alaşımlarını bir kenara atacağız mı?
Herkes gibi görünüyor ve herkesin “mucit” olarak adlandırılan paslanmaz çelikten farklı bir iddiası var; İngiltere, Almanya, Fransa, Polonya, ABD ve hatta İsveç’ten.
Çarklar 1820’de İngiliz Stoddard ve Farraday ve 1821’de Fransız Pierre Berthier tarafından harekete geçirildi. Bu bilim adamları, diğerlerinin yanı sıra, demir-krom alaşımlarının belirli asitlerin saldırısına karşı daha dirençli olduğunu, ancak testlerin sadece düşük kromda içerik alaşımları yapıldığını kaydetti. Daha yüksek krom alaşımları üretme girişimleri, esas olarak, bilim adamlarının düşük karbon içeriğinin önemini anlamadığı için başarısız oldu.
1872’de başka bir çift İngiliz, Woods ve Clark,% 30-35 oranında krom ve% 2’lik tungsten içeren asit ve hava koşullarına dayanıklı demir alaşımı için patent başvurusunda bulundular. Ancak, gerçek gelişme 1875’te bir Fransız olan Brustlein adında paslanmaz çeliğin başarılı bir şekilde yapılmasında düşük karbon içeriğinin önemini ortaya koymasıyla ortaya çıktı. Brustlein, yüksek oranda krom içeren bir alaşım oluşturmak için karbon içeriğinin% 0.15’in altında kalması gerektiğine dikkat çekti.
Böylece, paslanmaz çeliğin gelişimi için yirmi yıllık durgunluk başladı ve birçok bilim adamı düşük karbonlu paslanmaz çelik üretmeye çalışırken, hiçbiri başarılı olmadı.
Hans Goldschmidt
1895 yılına kadar, Almanya’daki Hans Goldschmidt, karbonsuz krom üretmek için Hans Goldschmidt alüminotermik indirgeme prosesini geliştirdiğinde, paslanmaz çeliklerin gelişimi bir gerçek haline geldi. 1904’te Fransız Bilim Adamı Leon Guillet, birçok demir-krom alaşımları üzerine kapsamlı araştırmalar yaptı. Guilletler, şimdi 410, 420, 442, 446 ve 440-C olarak bilinenlerin bileşimi üzerine yapılan çalışmaları içeriyordu. 1906’da, Guillet, artık, 300 serisinin temelleri olarak kabul edilen demir-nikel-krom alaşımlarını analiz etmeye devam etti. Bununla birlikte, onun alaşımlarının kimyasal bileşimini not ederken, Guillet malzemelerinin potansiyel korozyon direncini kabul etmeyi başaramadı.
Albert Marcel Germain René Portevin
1909 yılında İngiliz Giesen, krom-nikel çeliklerle ilgili derinlemesine bir çalışma yayınlarken, Fransız ulusal Portevin, şimdi 430 paslanmaz çelik olarak kabul edilen şeyi inceledi.
Bununla birlikte, 1911 yılına kadar, Alman krom içeriğinin önemi, Alman P. Monnartz ve W. Borchers tarafından keşfedildi. Monnartz ve Borchers, krom içeriği ve korozyon direnci arasındaki korelasyonu keşfettiler ve en az% 10.5 krom mevcut olduğunda korozyon direncinde önemli bir artış olduğunu belirttiler. Çift, aynı zamanda, molibden’in korozyon direncine etkileri üzerine ayrıntılı çalışmalar yayınladı.
Bu noktada, 1871’de Sheffield, İngiltere’de doğan Harry Brearley’i tanıttık. 1908 yılında Brown Firth Laboratories’de baş araştırmacı olarak görevlendirildi. 1912’de Brearley, hayatlarının süresini uzatmak isteyen küçük bir silah üreticisi tarafından görevlendirildi. Çok çabuk aşınan silah varilleri. Brearley, korozyona dayanıklı olmayan bir erozyona dirençli çelik oluşturmak için yola çıktı ve krom içeren çelik alaşımları ile deney yapmaya başladı. Bu deneyler sırasında Brearley, alaşımının çeşitli varyasyonlarını, farklı karbon ölçümleriyle% 6 ila% 15 arasında değişen kromlar arasında yaptı.
13 Ağustos 1913 tarihinde Brearley,% 12.8 krom ve% 0.24 karbon içeren bir çelik üretti ve ilk paslanmaz çelik olduğunu öne sürdü. Brearley’nin paslanmaz çeliği keşfettiği koşullar mitde kapsanır; Brearley’in bazı büyüleyici hikayeleri onu çeliğinden çöp kutusuna attığını söyler, ancak daha sonra çelişkilerin çelişkilerini fark etmediklerini fark etmek için, tıpkı Alexander Flemings’in 15 yıl sonra yaşadığı gibi.
Diğer daha makul (ancak daha az cazip) hesaplar, Brearley’in, çeliklerini nitrik asitle aşındırması ve kimyasal saldırıya karşı potansiyel dirençlerini analiz etmek için bir mikroskop altında incelemesi gerektiğini iddia ediyor. Brearley, yeni çeliğinin bu kimyasal saldırılara direndiğini buldu ve numuneyi limon suyu ve sirke dahil olmak üzere diğer maddelerle test etmeye başladı. Brearley, alaşımlarının hala çok dirençli olduğunu ve şaşırtıcı şekilde çeliğin çatal bıçak takımı endüstrisindeki potansiyelini fark ettiğini görmek için hayret vericiydi.
The Half Moon
Ancak, Brearley işverenlerinin desteğini kazanmak için uğraştı, bunun yerine yerel çelik üreticisi R.F Mosley’de yeni çelik üretimini tercih etti. Brearley başlangıçta, “Rustless Steel” icat etmeye karar vermişti, ancak Mosley, Ernest Stuart’ın çatal bıçak takımı yöneticisi, malzemeyi bir sirke çözeltisinde test ettikten sonra “Paslanmaz Çelik” olarak adlandırdı ve isim kaldı.
Harry Brearley, paslanmaz çeliği nasıl keşfetti…. Pek iyi değil…
1903 ile Brearleys arasındaki 5 yıllık süre boyunca 1913’teki diğer birçok bilim adamı ve metalurjistin Brearleys unvanına karşı potansiyel iddiaları vardır.
Almanlar 1908’de Almanlar’a girdi ve Almanya’daki Krupp Iron Works, Germania yatının gövdesi için bir krom-nikel çelik üretti. Yat olarak bilinen Half Moon, zengin bir tarihe sahiptir ve şu anda Florida’nın doğu kıyısındaki deniz yatağında yatmaktadır. Çeliğin en az% 10.5 krom içeriğine sahip olup olmadığı belirsiz kalır. Krupp çalışmaları, Eduard Maurer ve Benno Strauss çalışanları da, 1912-1914 yılları arasında <% 1 karbon, <% 20 nikel ve% 15-40 krom kullanılarak ostenitli çeliklerin geliştirilmesi konusunda çalıştı.
Avrupa, ihtişamı umursamadan mutlu değil, ABD bu harekete geçti. İlk olarak, Elwood Haynes, paslı tıraş bıçağı karşısında çaresiz kaldıktan sonra, 1911’de yapacağı iddia edilen korozyona dayanıklı bir çelik üretmeye başladı. İki Amerikalı, Becket ve Dantsizen,% 14-16 oranında ferritik paslanmaz çelikler üzerinde çalıştı. 1911-1914 yıllarında krom ve% 0.07-0.15 karbon.
Elwood Haynes
1912’de Polonya’nın Max Mauermann’ı ilk paslanmaz çeliği yarattığı söylendi.
Daha sonra 1913 Viyana’da Adria sergisi sırasında halka tanıtıldı.
Son olarak, 1913 yılında İsveç avcılık ve balıkçılık dergisinde yayınlanan bir makalede, paslanmaz çeliğe benzediği düşünülen silah varilleri için kullanılan çelik (tanıdık geliyor) anlatılıyor. Bu tamamen spekülasyon olsa da, İsveçliler hala paslanmaz çelik için ilk pratik uygulamadan gerçekten sorumlu olduklarını iddia ettiler.
Bu, paslanmaz çeliğin sembolik keşfini sonuçlandırıyor! Bu harika materyalin keşfinin arkasında çok fazla gizem ve spekülasyon olmasına rağmen, yukarıdaki bilim adamlarının ve metalurjistlerin (ve daha önce değinilmeyen) hepsinin ortak çabası olmadan böyle bir zenginliğe sahip olmayacağımızın bilinmesi gerekmektedir.
Paslanmaz Çelik Nedir ve Neden Paslanmazdır?
1913 yılında, İngiliz metalurjist Harry Brearly, tüfek varillerini iyileştirmek için bir proje üzerinde çalışırken, yanlışlıkla düşük karbonlu çeliğe krom eklenmesinin leke direnci verdiğini keşfetti. Demir, karbon ve kromun yanı sıra, modern paslanmaz çelik, nikel, niyobyum, molibden ve titanyum gibi diğer elementleri de içerebilir. Nikel, molibden, niyobyum ve krom, paslanmaz çeliğin korozyon direncini arttırır. Çürümeye karşı koyan veya diğer çelik türlerine göre daha az lekelenen çeliğe minimum% 12 krom ilavesidir. Çelikteki krom, atmosferdeki oksijen ile birleşerek, pasif film olarak adlandırılan ince, görünmez bir krom içeren oksit tabakası oluşturur. Krom atomlarının ve oksitlerinin boyutları benzerdir, bu nedenle metal yüzeyinde düzgün bir şekilde toplanırlar, sadece birkaç atom kalınlığında stabil bir tabaka oluştururlar. Metal kesilir veya çizilirse ve pasif film bozulursa, daha fazla oksit hızla açığa çıkarak yüzeyi açığa çıkarır ve oksidatif korozyondan korur. (Demir, diğer taraftan, çabucak paslanır çünkü atomik demir oksidinden çok daha küçüktür, bu nedenle oksit sıkıca paketlenmiş bir tabakadan ve gevşek tabakadan daha gevşek bir hal alır.) Pasif film kendi kendini onaran oksijene ihtiyaç duyar, bu yüzden paslanmaz çelikler Düşük oksijen ve zayıf sirkülasyon ortamlarında korozyon direnci düşüktür. Deniz suyunda, tuzdan gelen kloritler, pasif filmi düşük oksijen ortamında tamir edilebileceğinden daha hızlı saldıracak ve yok edecektir.
Paslanmaz Çelik Çeşitleri
Üç ana paslanmaz çelik tipi östenitik, ferritik ve martensitiktir. Bu üç tip çelik, mikro yapıları veya baskın kristal fazı ile tanımlanır.
Östentik:
Östenitik çelikler, birincil fazları (yüz merkezli kübik kristal) olarak östenitlere sahiptir. Bunlar, demir,% 18 krom ve% 8 nikel tip 302 bileşimi etrafında yapılandırılmış krom ve nikel (bazen manganez ve azot) içeren alaşımlardır. Östenitik çelikler ısıl işlemle sertleştirilemez. En bilinen paslanmaz çelik muhtemelen Tip 304, bazen T304 veya sadece 304 olarak adlandırılır. Tip 304 cerrahi paslanmaz çelik% 18-20 krom ve% 8-10 nikel içeren östenitik bir çeliktir.
Feritik:
Ferritik çeliklerin ana fazı olarak ferrit (genel merkezli kübik kristal) bulunmaktadır. Bu çelikler, % 17 kromlu Tip 430 bileşimine dayanarak demir ve krom içerir. Ferritik çelik, östenitik çelikten daha az sünektir ve ısıl işlemle sertleştirilemez.
Martensitik:
Karakteristik ortorombik martenzit mikroyapısı ilk kez 1890 yılında Alman mikroskobu Adolf Martens tarafından gözlemlenmiştir. Martensitik çelikler, demir,% 12 krom ve% 0.12 karbonlu Tip 410 bileşimi etrafında inşa edilen düşük karbonlu çeliklerdir. Temperlenmiş ve sertleştirilebilirler. Martensite çeliklere büyük bir sertlik kazandırır, ancak aynı zamanda tokluğunu da azaltır ve kırılgan hale getirir, bu nedenle az sayıda çelik tamamen sertleşir.
Yağda sertleştirilmiş, dubleks ve dökme paslanmaz çelikler gibi başka paslanmaz çelik sınıfları da vardır. Paslanmaz çelik, çeşitli yüzeyler ve dokularda üretilebilir ve geniş bir renk yelpazesi üzerinde renklendirilebilir.
Dingileştirme- Pasivasyon
Paslanmaz çeliğin korozyon direncinin pasifleştirme işlemiyle artırılıp artırılamayacağı konusunda bazı anlaşmazlıklar vardır. Esasen pasivasyon, serbest demirin çelik yüzeyinden uzaklaştırılmasıdır. Bu, çeliğin nitrik asit veya sitrik asit çözeltisi gibi bir oksidanın içine daldırılmasıyla gerçekleştirilir. Üst demir tabakası çıkarıldığından, pasivasyon yüzey rengini azaltır. Pasivasyon pasif tabakanın kalınlığını veya etkililiğini etkilemese de, kaplama veya boyama gibi başka bir işlem için temiz bir yüzey üretmede yararlıdır. Öte yandan, oksidan çelikten eksik bir şekilde çıkarılırsa, bazen sıkı derz veya köşeli parçalarda olduğu gibi, çatlak korozyonu meydana gelebilir. Çoğu araştırma, azalan yüzey partikül korozyonunun aşınmaya neden olma olasılığını azaltmadığını göstermektedir.
Ek Okuma Önerileri
- Citric Acid Passivation of Stainless Steel– Lee V. Kremer’in makalesi, sitrik asit pasivasyonunun, paslanmaz çeliğin nitrik asit pasivasyonuna alternatif olarak kullanımını tartışıyor.
- Passivation of Stainless Steel– Dan Englebert’in makalesi pasivasyonu tanımlar ve nasıl gerçekleştirildiğini ve doğrulandığını açıklar.
- Phase Diagram Glossary– Bunlar, ‘ferritik çelik’, ‘mikroyapı’ ve ‘düz karbon çelik’ dahil olmak üzere birkaç ilgili terimin tanımlarıdır.
- Sheffield Shows Its Metal– İngiliz Kanada Ticaret ve Ticaret Odası, bu makaleyi, bazı paslanmaz çelik tarihlerini içeren Sheffield’e sunmaktadır.
- Stainless Steel Property Database– Hendrix Grubu, kompozisyonlar, korozyon özellikleri, maliyet verileri, spesifikasyonlar ve çelik kategorileri dahil olmak üzere bu malzeme özellikleri veritabanını sağlar.
- The Stainless Steel Information Center– Kuzey Amerika’nın Özel Çelik Endüstrisi, paslanmaz çelik, endüstri haberleri, yayınlar, çalıştaylar ve eğitim hakkında genel bilgiler ve öğrenciler için bilgi içeren bu kaynağı desteklemektedir.
- What Are Martensites?– Bu site çeliklerde martensitik kristal dönüşümü ile ilgili bir açıklama ve resimler sunmaktadır.